“乐鱼app官方下载入口”中国如何基于东风导弹技术成功打造出长征运载火箭

本文摘要：[文/科工力量柳叶刀]与很多国外运载火箭一样，中国运载火箭最先也是由远程战略导弹改良、发展而来的，从一开始就被蒙上高度谜样的面纱。

[文/科工力量柳叶刀]与很多国外运载火箭一样，中国运载火箭最先也是由远程战略导弹改良、发展而来的，从一开始就被蒙上高度谜样的面纱。1956年，国防部第五研究院（现为中国运载火箭研究院）正式成立后，钱学森兼任院长，立刻开始了地地弹道导弹的涉及研究工作。桥接苏联导弹承继德国技术根据1957-1962年间的中苏合作协议，苏联出让了R-1、R-2陆基弹道导弹以及R-11F海基弹道导弹的训练与战斗模块、以及技术文件等。苏联的R-1与R-2是德国V-2导弹的改进型号，前两者的基本技术思路与V-2区别较小。

R-1基本上是利用德国的V-2火箭的瓦解零部件装配一起的（因为美国抢走在苏联前面，再行将技术人员、资料与原始部件运至国内），其RD-100发动机延用V-2的液氧/酒精推进剂方案，发动机核心组件蒸汽发生器承继了V-2的双氧水分解成产生动力的方式，驱动涡轮泵。因为R-1是在德国人的协助下展开复原的，苏联人同时也独立国家的组织了一批自己的工程师，研制R-2导弹，其射程是V-2的两倍。

其RD-101发动机设计与RD-100比起，高度减少，质量增大，结构更加灵活，发动机减少。蒸汽发生器有所转变，转用液体催化剂分解成双氧水。最初的东风-1导弹就是仿造苏联的R-2。

1958年，在苏联顾问的协助下，国防部第五研究院开始拷贝工作。东风-1使用一台RD-101发动机，所以推进剂、蒸汽发生器、涡轮泵基本承继自R-2。

另外，东风-1与R-2两者的北约代号都是SS-2，借此也可见二者技术的相似之处。随后第五研究院于1960年开始独立国家研制东风-2导弹，在消化苏联R-2技术的基础上展开改良，仍使用液氧/酒精推进剂，但射程减少。

与美苏一样，中国的技术人员也必须解决液氧常温下，大量溶解、无法留存难题。所以，东风-3导弹转变策略，推进剂改回偏二甲肼/硝酸。同时，将四台YF-1发动机并联（即YF-2）作为动力，地面发动机提高至104吨。

后来的东风-4（二级结构）与长征一号运载火箭的第一级都是使用东风-3导弹的动力设置（稍作改良）。YF-2发动机有四个燃烧室，每个燃烧室都有自己的涡轮泵。YF-2就是4个YF-1单燃烧室发动机并联人组在一起的。YF--1发动机可以看作是一个基本型号，长征一号运载火箭的一、二级用于的几型发动机都基于YF-1的改良或人组YF-1发动机的推进剂使用偏二甲肼/硝酸，与双氧水分解成驱动涡轮泵有所不同，YF-1使用燃气发生器循环，即引入部分推进剂转入发生器自燃，产生燃气驱动涡轮泵。

“东风-3”、“飞毛腿B”、“劳动”这三型导弹的发动机结构相近如果忽视大小，单从外观结构上看，YF-1发动机与苏联的飞毛腿B（Scud-B）发动机、朝鲜的“劳动（Nodong）”弹道导弹的发动机十分相近。前面提及的R-11的最后改良设计版为R-17，也被称作“飞毛腿B”出售到全世界。在中苏最初的合作协议中，就有出让R-11F誓约。涉及资料表明，朝鲜的“劳动”弹道导弹的大量技术也是来自“飞毛腿”导弹。

YF-2发动机的四个燃烧室都配有各自的涡轮泵，因为发动机使用的是开式泵压循环，所以燃气驱动涡轮后，必要废气到外部。虽然YF-2与苏联的RD-107同为四燃烧室发动机（笔者在《火箭发动机，人类玩火的无限大——苏联R-7系列火箭》一文已讲解），但RD-107的所有燃烧室中推进剂的流经都是由一个涡轮泵单元获取动力，所以RD-107发动机上部的结构更加简练。当然使用一个涡轮泵，必须解决推进剂等量均匀分布流经燃烧室的问题，按照中国当时的技术水平，在YF-2拆分用于一台涡轮泵有可能不存在艰难。在加热发动机推力室方面，YF-1发动机与早期的苏联火箭发动机一样，都是使用再造加热循环（德国的技术），燃料从推力室的底部流经燃烧室夹层，加热推力室的同时并加压燃料。

因此，可以看见在发动燃烧室外周有两根末端的导管，终端燃烧室下部，燃料由此转入，起着再造加热起到。开式泵压循环、再造加热循环YF-1涡轮泵的剖面结构，从资料图上看，YF-1的涡轮泵使用的是广泛的单轴设计，燃料泵和氧化剂泵分别坐落于涡轮的两侧，中间圆盘状为获取动力的涡轮。这样的设计思想与最初的V-2发动机涡轮泵的结构设计相近不过值得注意的是，在涡轮泵结构方面，中国的YF-1发动机与苏联的飞毛腿B（Scud-B）发动机、朝鲜的“劳动（Nodong）”弹道导弹的发动机不存在差异。后两者涡轮泵虽然仍是单轴结构，但是涡轮坐落于单侧，并非燃料泵与氧化剂泵之间。

在涡轮泵中，涡轮坐落于最右侧（红色方框），氧化剂泵与燃料泵坐落于左侧基于东风-4导弹研制中国第一枚运载火箭1966年，根据国防科委的拒绝，当时主管航天部门七机部就确认，我国第一枚卫星运载火箭搭配东风-4液体导弹。1967年明确提出了长征一号运载火箭方案。该型火箭是三级结构，火箭的一、二级在东风-4号基础上展开改动。第一级使用的是YF-2A发动机（即四个YF-1A火箭发动机并联），推进剂为硝酸-27S/偏二甲肼人组。

第二级使用YF-3A（即YF-1火箭发动机的改良增强版）。长征一号运载火箭尾部可见四个YF-1A火箭发动机并联该型火箭的第三级与如今广泛类型的三级有所不同，其使用的是FG-02液体火箭发动机，用于高氯酸铵-聚硫橡胶填充液体推进剂。一般来说，火箭的第三级必须构建高空启动点燃，必须一定的技术水平。

比起于液体发动机，固体燃料无法多次点燃（推进剂一次燃尽），这就给火箭的姿态调整带给挑战。不过，长征一号在其后来的派生型号中，第三级有使用四氧化二氮/偏二甲肼液体燃料发动机。长征一号运载火箭共计展开了两次升空，1970年4月24日，将东方红1号卫星送到轨道。1971年3月3日，又将实践中一号科学卫星送到轨道。

长征二号技术累积奠下中国运载火箭坚实基础长征一号成功发射成功后，紧接着新的研制的东风-5洲际弹道导弹顺利升空。在东风-5的基础上又研制长征二号系列、长征三号系列、长征四号系列。这三个系列沦为中国航天工程的骨干运载火箭。

与长征一号系列运载火箭有所不同，后三个系列的一、二级基本使用四氧化二氮/偏二甲肼作为推进剂。在长征三号系列运载火箭中，第三级用于氢氧火箭发动机作为动力长征二号系列运载火箭一般指出由风暴一号、长征二号、长征二号丙、长征二号丁、长征二号捆、长征二号F这6种型号构成。

实质上，风暴一号有时也被称作“新的长征一号”，但是其动力和推进剂与长征一号系列比起，再次发生转变。在长征二号系列中，其第一级动力来自YF-20发动机或者YF-21（四台YF-20的人组）。YF-20发动机一般来说也与YF-23游动发动机（四燃烧室结构）因应包含第二级火箭动力，实质上二级动力配上刚好构成YF-24火箭发动机。

YF-21发动机（左）由四台YF-20发动机（右）而出人组。一级四台发动机加装在一个圆周上，可以沿着圆周转动，以掌控火箭的飞行中，总发动机大约2940千牛，1秒钟消耗大约1150千克推进剂YF-24发动机，由主发动机YF-20的改进型与YF-23四燃烧室游动发动机构成。二级中心加装的主发动机，发动机大约735千牛，1秒钟消耗大约255千克推进剂。

在主发动机顶部加装一台游动发动机，包括四个推力室，其总发动机大约为46千牛，1秒钟消耗大约16.6千克推进剂以暴风一号为事例，其一级动力来自四个YF-20A，二级动力由一台YF-22（YF-20火箭发动机的燃烧室不断扩大版本）和一台YF-23游动发动构成。长征二号系列其他几个版本也使用这样的动力设置。

另外，在其绑型中，助推器并非使用固体燃料，动力仍来自YF-20液体发动机。长征二号运载火箭一级单台发动机YF-20结构，涡轮泵中涡轮设置在单侧，燃料再造加热推力室，涡轮排气冷却液氧涡轮贮箱关于游动发动机的概念，笔者在《火箭发动机，人类玩火的无限大——苏联R-7系列火箭》一文中提及，R-7火箭的芯级动力RD-108与助推机器RD-107，都配有游离发动机。

一般来说，此种游离发动机的动力也来自于推进剂。YF-24中游动发动机的四个燃烧室共用一个涡轮泵，给它们流经推进剂。主发动机分开用于另一个涡轮泵。

两者都是使用开式泵压循环，驱动涡轮后的燃气都最后排泄发动机外部。YF-24的游动发动机与主发动机布局游动发动机的四个推力室都需要沿圆周单向转动，用作掌控火箭二级的飞行中，还可以用来避免主发动机关机后残余发动机偏差，也可以让它长时间工作，以减少火箭二级的飞行中时间，提升二级火箭发动机关机时的飞行高度。

长征二号运载火箭一级和二级都使用了转动发动机方案，这与过去用于燃气舵比起，是一个相当大的技术变革。长征一号运载火箭用于的是燃气舵（德国V-2火箭也用于燃气舵），放到发动机喷口处的燃气流中，不能转变部分燃气流的喷气方向，可获取的控制力小，还减少了喷流的速度和发动机的效率。而通过转动发动机，可以转变全部燃气流的喷气方向，使转动某种程度角度所获取控制力大大增加，同时燃气喷流速度不不受影响。

与长征一号运载火箭一样，长征二号运载火箭二级加装的主发动机，也是以一级75吨发动机为基础改良而生产出来的，利用了一级发动机基本的技术和部件，这也节约了不少研制经费，并且延长了研制周期。但是为了提升火箭二级飞行中的灵活性，其游动发动机没与主发动机共用涡轮泵系统，而使用了独立国家的泵系统，使得游动发动机在主发动机关机的情况下，也能独立国家工作，这对发射卫星的运载火箭是适当的。

长征二号运载火箭一、二级分离出来使用热分离出来方案。二级主发动机在一级发动机几乎关机前点燃，二级主发动机点燃工作后，才利用发生爆炸螺栓截断火箭一、二级的联系，多余的火箭一级在火箭二级主发动机喷焰的推展下，离开了正在工作的二级火箭。为了确保二级发动机喷焰从火箭两级之间尽早排泄，火箭两级之间使用了斜拉金属杆相连方式，中间保有了相当大的空隙。

这样的一、二级分离出来方案实质上是承继自东风-4导弹。“长征二号丙”运载火箭，在级间杆系及级间段，使用了斜拉金属杆相连方式，有可能糅合了苏联人的思路，因为R-7火箭也是这样的设计思路结束语长征二号运载火箭一级和二级发动机的研制成功，还有渐渐成熟期的一、二级热分离出来技术，为我国后来的运载火箭发展奠定了基础。利用这种发动机及其人组方式，还有一、二级的热分离出来技术，再行再加后来发展的助推器绑技术，构成了我国“长征”火箭共10多种型号的大家族。

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